2020 Fiscal Year Annual Research Report
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17H02910
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中 暢子 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10292830)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
秋元 郁子 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (00314055)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バレー偏極 / 光配向 / 間接型半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の遷移金属ダイカルコゲナイドの単一原子層化による直接型ギャップ形成を契機として、円偏光励起によるバレー偏極の研究が目覚ましい発展をみせている。また、光注入によるスピン配向の研究はGaAsなどの直接遷移型半導体で古くから行われている。これらの物質は直接型ギャップに由来する高い光再結合確率を持つが、一方でキャリアの寿命は数ピコ秒と非常に短いため、情報保持に適する長いコヒーレンス時間を持つようなバレー偏極が強く求められている。そこで、本研究では、間接型半導体における長寿命のキャリアに着目する。特に、長いバレーコヒーレンス時間が期待されるIV族半導体のデルタバレー（結晶の〈001〉軸に等価な６方向の伝導帯の谷）にキャリアを選択的に注入する手法を開拓し、バレー自由度を活用するための光初期化の実験を行った。
本年度はプロジェクトの最終年度であるため、これまでの実験結果をふまえてさらに成果のインパクトを高めるような実証実験を進めつつ、研究の総括と成果発信に重点をおいた。具体的には、シリコンに比べ長いバレーコヒーレンス時間が期待されるダイヤモンドに対して、実測した極低温から室温までのキャリア寿命および移動度寿命積の温度依存性を理解するために、キャリアダイナミクスを定量的に記述するモデルを初めて構築した。このモデルを用いて、転位密度と不純物密度が既知のダイヤモンド試料における輸送特性パラメータの予測を可能とし、また、転位を含まない理想的な真性ダイヤモンド結晶における物性値を見積ることが初めて可能となった。これらの成果について、論文出版や国際会議での口頭発表を行い高い評価を得た。このように、本研究を通してデルタバレー偏極電子のダイナミクスに関する理解を大きく進歩させることができたことは、次世代半導体材料のデバイス応用において重要な意義を持つと考えられる。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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